種低成本壓控濾波器的實現(xiàn)

摘要： 本文介紹了采用電源電流可連續(xù)調(diào)節(jié)的運算放大器，實現(xiàn)壓控濾波器的方法和原理。
關(guān)鍵詞： 運算放大器；電壓控制濾波器；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器

在語音和音樂合成領(lǐng)域，常使用壓控濾波器對產(chǎn)生的聲音信號進(jìn)行包絡(luò)整形。但由于成本高、所需外圍器件多，設(shè)計較復(fù)雜，多數(shù)此類器件不適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。實現(xiàn)壓控濾波器功能的另一途徑是采用電源電流可連續(xù)調(diào)節(jié)的運算放大器，如美國國家半導(dǎo)體公司的LPV531型運算放大器。該放大器的電源電流可以在1uA~400uA的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。放大器電源電流的調(diào)節(jié)可通過一個10位數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC101S101進(jìn)行。在該方案中，放大器的增益帶寬是電源電流的函數(shù)。圖1顯示了LPV531的電源電流對其增益帶寬和相位裕度的影響。

圖1 LPV531的增益帶寬與電源電流的關(guān)系

LPV531及DAC101S101的特點

LPV531是美國國家半導(dǎo)體的一款可編程、CMOS輸入、軌到軌輸出的微功率運算放大器。僅借助一只外置電阻即可實現(xiàn)對LPV531的增益帶寬調(diào)節(jié)和功率級別調(diào)節(jié)。通過改變外置電阻上的偏壓即可使LPV531在待機(jī)和滿功率模式之間進(jìn)行切換。該運算放大器工作在最低頻率73KHz時的功耗僅為5uA，工作在最高頻率4.6MHz時的功耗僅為425uA。

輸入偏置電壓相對比較獨立，不會受到功率級別選擇的影響。LPV531采用了CMOS輸入級，輸入偏置電流僅有50fA，共模輸入電壓范圍可從負(fù)電壓到正電源電壓以下1.2V。同時，LPV531軌到軌的AB類輸出階使其在低電源電壓時也可以提供最大的動態(tài)范圍。

LPV531的典型參數(shù)如下：
*2.7V~5.5V電源電壓；
*5uA~425uA連續(xù)可編程電源電流；
*輸入共模電壓范圍-0.3V~3.8V；
*共模抑制比95dB；
*軌到軌輸出電壓擺幅；
*1mV輸入偏置電壓；
*73KHz~4.6MHz連續(xù)可編程增益帶寬；
*小體積的SOT23-6封裝，適用于手持電子設(shè)備和便攜式應(yīng)用。